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Question

我在接收MIDI时钟计算准确的BPM时遇到了一些麻烦（在我的测试中使用Ableton Live发送MIDI时钟）。

我正在使用Pete Goodliffe的CoreMIDI和PGMidi。

在PGMidi lib中，有一个方法在接收到MIDI消息时调用。从doc开始，这是从高优先级的后台线程发生的。

这是我当前实施的计算BPM

double BPM;
double currentClockInterval;
uint64_t startClockTime;

- (void) midiSource:(PGMidiSource*)input midiReceived:(const MIDIPacketList *)packetList
{
    [self onTick:nil];

    MIDIPacket  *packet = MIDIPacketListInit((MIDIPacketList*)packetList);
    int statusByte = packet->data[0];
    int status = statusByte >= 0xf0 ? statusByte : statusByte >> 4 << 4;

    switch (status) {
        case 0xb0: //cc
                   //NSLog(@"CC working!");
            break;
        case 0x90: // Note on, etc...
                   //NSLog(@"Note on/off working!");
            break;
        case 0xf8: // Clock tick


            if (startClockTime != 0)
            {
                uint64_t currentClockTime = mach_absolute_time();
                currentClockInterval = convertTimeInMilliseconds(currentClockTime - startClockTime);

                BPM = (1000 / currentClockInterval / 24) * 60;

                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    NSLog(@"BPM: %f",BPM);
                });

            }

            startClockTime = mach_absolute_time();

            break;
    }
}

uint64_t convertTimeInMilliseconds(uint64_t time)
{
    const int64_t kOneMillion = 1000 * 1000;
    static mach_timebase_info_data_t s_timebase_info;

    if (s_timebase_info.denom == 0) {
        (void) mach_timebase_info(&s_timebase_info);
    }

    // mach_absolute_time() returns billionth of seconds,
    // so divide by one million to get milliseconds
    return (uint64_t)((time * s_timebase_info.numer) / (kOneMillion * s_timebase_info.denom));
}

但由于某些原因，计算出的BPM并不准确。当我从Ableton Live发送一个低于70的BPM时它很好，但更多我发送更高的BPM更准确，例如：

在现场设置69 BPM给我69.44444
100 - ＆gt; 104.16666666
150 - ＆gt; 156.250
255 - ＆gt; 277.7777777

有人可以帮我这个吗？我相信我可能没有使用好的策略来计算BPM。我首先使用mach_absolute_time（）计算每个midi时钟之间的时间。

感谢您的帮助！

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根据Kurt的回答，这是一个更加准确的例程，适用于iOS（因为我没有使用CoreAudio / HostTime.h，只能在OSX上使用）

double currentClockTime;
double previousClockTime;

- (void) midiSource:(PGMidiSource*)input midiReceived:(const MIDIPacketList *)packetList
{
    MIDIPacket *packet = (MIDIPacket*)&packetList->packet[0];
    for (int i = 0; i < packetList->numPackets; ++i)
    {

        int statusByte = packet->data[0];
        int status = statusByte >= 0xf0 ? statusByte : statusByte & 0xF0;

        if(status == 0xf8)
        {
            previousClockTime = currentClockTime;
            currentClockTime = packet->timeStamp;

            if(previousClockTime > 0 && currentClockTime > 0)
            {
                double intervalInNanoseconds = convertTimeInNanoseconds(currentClockTime-previousClockTime);
                BPM = (1000000 / intervalInNanoseconds / 24) * 60;
            }
        }

        packet = MIDIPacketNext(packet);
    }

    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"BPM: %f",BPM);
    });
}

uint64_t convertTimeInNanoseconds(uint64_t time)
{
    const int64_t kOneThousand = 1000;
    static mach_timebase_info_data_t s_timebase_info;

    if (s_timebase_info.denom == 0)
    {
        (void) mach_timebase_info(&s_timebase_info);
    }

    // mach_absolute_time() returns billionth of seconds,
    // so divide by one thousand to get nanoseconds
    return (uint64_t)((time * s_timebase_info.numer) / (kOneThousand * s_timebase_info.denom));
}

正如您所看到的，我现在依赖于MidiPacket timeStamp而不是mach_absolute_time（），这可能会被一个不定的数量所取消。此外，我现在使用纳秒来提高精度，而不是使用毫秒进行BPM计算。

通过这个例程，我现在可以获得更准确的 BUT 它仍然可以通过低于150的BPM的一小部分，并且可以在非常高的BPM（例如> 400）下关闭高达10 BPM BPM）：

将主机设置为100 BPM给我100.401606
150 BPM - ＆gt; 149.700599~150.602410
255 BPM - ＆gt; 255.102041~257.731959
411 BPM - ＆gt; 409.836066~416.666667

还有什么需要考虑才能获得更准确的东西吗？

感谢您的帮助Kurt！非常有帮助！

更新2

我分叉PGMidi并添加了一些功能，如BPM计算和量化。回购在这里https://github.com/yderidde/PGMidi

我确信它可以进行优化以更准确。量化程序也不完美...... 因此，如果有人在我的代码中看到一些错误或有建议使整个事情更稳定/准确，请告诉我!!

Answer 1

这里有一些错误，有些错误比其他错误更重要。

最重要的是：你正在使用整数毫秒，这不足以获得精确的节拍/分钟。我们以120次/分钟为例。在120次/分钟和24个时钟/节拍时，每个时钟到达20.833 ms。由于您计算的是整数毫秒，因此它看起来是20或21毫秒。当您进行数学运算（使用双倍！）返回BPM时，可以获得125次/分钟或119.0476次/分钟。也不是你所期望的。

如果您使用积分微秒或纳秒进行数学运算，您将获得更准确的值。我建议使用AudioConvertHostTimeToNanos()中定义的<CoreAudio/HostTime.h>将MIDITimeStamp转换为整数纳秒，然后转换为double并从那里开始。您不应该自己使用mach_timebase_info。

此外：

MIDIPacket的值为timeStamp，用于标记收到的时间。 CoreAudio给你带来了时间戳的麻烦，所以使用它！

不要依赖于mach_absolute_time()的来电，这会在一段时间内不一致，具体取决于您无法控制的多种因素。

请勿致电MIDIPacketListInit。

要遍历MIDIPacket中的每个MIDIPacketList，请直接使用此代码MIDIServices.h：

MIDIPacket *packet = &packetList->packet[0];
for (int i = 0; i < packetList->numPackets; ++i) {
    /* your code to use the packet goes here */
    packet = MIDIPacketNext(packet);
}

statusByte >> 4 << 4很伤心。你的意思是statusByte & 0xF0。

使用CoreMIDI从ObjC中的MIDI时钟计算准确的BPM

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1 个答案: